نرم‌افزار طراحی مهندسی ماهواره‌های مخابراتی زمین‌آهنگ

نوع مقاله: مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیو تهران

2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده هوافضا، تهران، ایران

3 صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

باتوجه به کاربرد گستردة ماهواره­های مخابراتی مدار زمین‌آهنگ و مدت زمان بالایی که صرف طراحی مفهومی این نوع ماهواره­ها می‌شود، در این پژوهش به­منظور کاهش مدت زمان و هزینة فاز طراحی مفهومی، نرم‌افزاری بر پایة ادغام دو روش آماری و پارامتری تدوین شده است. مدل آماری استفاده شده در این نرم‌افزار شامل پایگاه داده متشکل از 147 ماهواره است که بین سال­های 2010 تا 2016 پرتاب شده‌اند. جهت افزایش دقت نرم‌افزار از مدل پارامتری ترکیبی استخراج شده از مراجع منتخب طراحی استفاده شده است. نرم‌افزار موجود بر پایة متلب تدوین شده است و برای کاربر پسند کردن آن از محیط گرافیکی متلب GUI استفاده شده است. در این مقاله علاوه بر ارائة طرح کلی نرم­افزار، بر روی روش طراحی و صحت­سنجی آن نیز تمرکز شده است. نتایج طراحی به کمک این نرم‌افزار با استفاده از پیاده‌سازی آن روی یک ماهوارة ساخته شده، اعتبارسنجی شده است. میانگین خطای نتایج با مدل ساخته شده 16 درصد است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

GEO Communication Satellite Engineering Design Code

نویسندگان [English]

  • Zeynab Aghajani 1
  • Ehsan Zabihian 2
  • Mehran Mirshams 3
1 Space Research Lab Department of Aerospace Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Aerospace Engineering Department, K. N. Toosi University of Technology, Tehran
چکیده [English]

The significance and the wide use of geostationary communication satellites and the long hours of work in the process of their conceptual design was the main motivation to develop a software based on the statistical design to reduce the time spent on the conceptual design phase. This software is based on the statistical and parametric design method. The statistical model used in this software includes a database of 147 satellites launched between 2010 and 2016. To increase the accuracy of the software, the combined parametric model has been used from selected design references. The software is based on MATLAB and to make it more user friendly, the graphical GUI was used. In this article, the design of the software is presented and there is focus on the design and verification method. The accuracy of this tool was amply verified through a flight prototype, indicating the average error of 16% in the obtained results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Validation
  • Communication satellites
  • GEO orbit
  • Statistical models
  • Parametric models

[1]   FAA., “2015 Commerical Space Transportation Forecasts”, FAA Comerical Space Transportation (AST) and the Commerical Space Transportation Advisory Committee (COMSTAC), 2015.

[2]   Wilke, M. and et al., “MUSSAT-A Tool for Model-Based System Engineering of Commerical Satellite Systems,” INCOSE International Symposium, Vol. 9, No. 1, 1999, pp.181-189.

[3]   Wilke, M., Quirmbach, O., Schiffner, M., Igenbergs, E., “MuSSat-A Tool for Satellite Design in Concept Design Centers,” Proceedings of EuSEC 2000, pp.337-344.

[4]   Chang, Y.K. and et al., “Development of System Engineering Design Tool (SEDT) for Small Satellite Conceptual Design,” Small Satellites for Earth Observation: Selected Proceedings of the 5th International Symposium of the International Academy of Astronautics, Berlin, 2005, p. 222.

[5]   Chang,Y.K., Hwang, K. L. and Kang, S. J., “SEDT (System Engineering Design Tool) Development and its Application to Small Satellite Conceptual Design,” Acta Astronautica, Vol. 61, No. 7, 2007, pp.676-690.

[6]   Pasquet, J.M., “SPACEBUS 4000 Avionics: key Features and First Flight Return,” 24th AIAA International Communications Satellite Systems Conference, 2006, p. 5301.

[7]   Corey, R.L. and Pidgeon, D.J., “Electric Propulsion at Space Systems/Loral,” Proc. 31th International Electric Propulsion Conference,paper IEPC-2009-270, 2009.

[8]   Ridolfi, G., Mooij, E., Corpino, S., “A System Engineering Tool for the Design of Satellite Subsystems,” AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference, 2009, p. 6037.

[9]   Hollingsworth, T., Gelon, W., Szeto, A., Applewhite, A., “25-kW Bus Platform for Communications Satellites,” 28th AIAA International Communications Satellite Systems Conference, 2010, p. 8687.

[10]   Hughes,S. P., Qureshi,R. H., Cooley,S. D., Parker,J. J.,“Verification and Validation of the General Mission Analysis Tool (GMAT)”, AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference, 2014, p. 4151.

[11]   Mirshams,M., Zabihian,A. R., Zabihian,E.,“Statistical Design Model and Telecommunication Satellites Subsystems”, Proceedings of the 6th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST), 2013, pp. 655-658.

[12]   Mirshams,M., Zabihian, A. R., Zabihian,E.,“Statistical Design Model and Telecommunication Satellites Subsystems”, Proceedings of the 6th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST), 2013, pp. 655-658.

[13]   Kosari, A., Kaviri, S., Moshiri, B., Fakoor, M., “Design of Optimal Thruster Configuration for Attitude Control of Geostationary Satellite,” Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, No. 13, 2014, pp. 67-77, (in persian)

[14]   Fakoor, M., Taghinezhad, M. and Kosari, A., “Design of Configuration and Layout Optimization in GEO Satellite”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 1, 2014, pp. 339-351 (in persian).

[15]   Anderson, D.R., Burnham, K.P., Model Selection and Multi-Model Inference, 2rd Ed, Springer-Verlag, 2004, pp. 271-304.

[16]   Mirshams, M., Zabihian, E., Fast Determination of System Specification of GEO Communication Satellites, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, No. 2, 2017, pp. 404-412 (in persian).

[17]  Brown, C.D., Elements of Spacecraft Design, USA Virginia: AIAA Inc., 2002, pp.13-43